DE10217950B4 - A method for determining a coverage - Google Patents

A method for determining a coverage

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DE10217950B4 DE2002117950 DE10217950A DE10217950B4 DE 10217950 B4 DE10217950 B4 DE 10217950B4 DE 2002117950 DE2002117950 DE 2002117950 DE 10217950 A DE10217950 A DE 10217950A DE 10217950 B4 DE10217950 B4 DE 10217950B4
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Abstract

Verfahren zur berührungslosen Bestimmung einer Beschichtungsstärke einer Beschichtung, die zunächst einer Bestrahlung mit Laserlicht ausgesetzt und anschließend das durch die Anregung von einem der Beschichtung zugesetzten Fluoreszenzmittel emittierte Fluoreszenzlicht erfasst und daraus die Beschichtungsstärke ermittelt wird, wobei die Beschichtungsstärke einer als Trockenschmierstoff ausgeführten Beschichtung, nämlich die Beschichtungsstärke von Wachs auf einem Blech während eines Umformprozesses des Blechs, bestimmt wird. A process for the contactless determination of a coverage of a coating, the first subjected to irradiation with laser light and detects then the added by the excitation of one of the coating fluorescence agent emitted fluorescent light and hence the coating thickness is determined, wherein the coating thickness of a coating designed as a dry lubricant, namely, the coating thickness is determined by wax on a sheet during a forming process of the sheet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur berührungslosen Bestimmung einer Beschichtungsstärke einer Beschichtung, die zunächst einer Bestrahlung mit Laserlicht ausgesetzt und anschließend das durch die Anregung von einem der Beschichtung zugesetzten Fluoreszenzmittel emittierte Fluoreszenzlicht erfasst und daraus die Beschichtungsstärke ermittelt wird. The invention relates to a method for contactless determination of a coating thickness of a coating, the first subjected to irradiation with laser light and detects then the added by the excitation of one of the coating agent fluorescence emitted fluorescent light and hence the coating thickness is determined.
  • Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der Such a process is known for example from GB 2 349 210 A GB 2349210 A bekannt, welche die berührungslose Bestimmung einer Stärke einer Wachsschicht auf einem Material beschreibt. known, which describes the non-contact determination of a thickness of a wax layer on a material. Dabei wird kein Blech erwähnt. While no sheet is mentioned. Weiterhin erfolgt die Messung der Stärke nicht während des Umformprozesses. Furthermore, the measurement of the strength does not occur during the forming process.
  • Die The WO 01/25347 A1 WO 01/25347 A1 offenbart die berührungslose Bestimmung der Stärke einer Schicht eines Schmierstoffs auf einem Blech. discloses the non-contact determination of the thickness of a layer of lubricant on a metal sheet. Dabei wird jedoch kein Wachs erwähnt. However, no wax is mentioned. Weiterhin erfolg die Messung der Stärke nicht während des Umformprozesses, sondern vor der Umformung. Furthermore, the measurement of the strength not measured during the shaping process, but before forming.
  • Durch die by DE 29 07 620 A1 DE 29 07 620 A1 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum Messen der Dicke durchsichtiger, dünner Schichten, insbesondere von Schmierstoff-Filmen auf ruhenden oder bewegten Oberflächen, bekannt. is a method and apparatus for measuring the thickness of transparent thin layers, in particular of lubricant films on resting or moving surfaces, are known. Der zu untersuchenden Schicht wird vor dem Aufbringen auf die Oberfläche ein insbesondere lösliches oder suspendierbares Fluoreszenzmittel zugesetzt. The layer to be examined is added prior to application to the surface of a particular soluble or suspendible fluorescent agent. Anschließend wird die Schicht durch eine die Fluoreszenz anregende Lichtstrahlung beleuchtet und die Intensität der von der Schicht erzeugten Fluoreszenzstrahlung als Maß der Schichtstärke ermittelt. Subsequently, the layer is illuminated by a light radiation stimulating the fluorescent and determines the intensity of the fluorescence radiation produced from said layer as a measure of film thickness.
  • Weiterhin bezieht sich die Further refers to DE 196 36 042 A1 DE 196 36 042 A1 auf ein Verfahren zur Bestimmung der Tiefenausdehnung von Verteilungen fluoreszierender Stoffe, die aus unterschiedlichen Einfallswinkeln zur Fluoreszenz angeregt werden. to a method for determining the depth extent of distributions of fluorescent substances which are excited from different angles of incidence for fluorescence. Als Anwendungsbeispiel wird darin die Bestimmung der Beschichtungsstärke von fluoreszierenden Lackschichten genannt. determining the coating thickness is referred to therein of fluorescent paint layers as an application example.
  • Durch die by DE 41 06 313 A1 DE 41 06 313 A1 ist auch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Beschichtungsstärke eines Fluides, insbesondere einer Feuchtmittelschichtdicke bekannt, bei der dem Fluid ein Fluoreszenzmittel in bestimmter Konzentration zugegeben und zur Fluoreszenz angeregt wird. also a method and a device for determining the coating thickness of a fluid, in particular a fountain solution layer thickness is known, in which a fluorescent agent is added to the fluid in a certain concentration and excited to fluoresce. Die Fluoreszenzstrahlung wird detektiert und deren Intensität als Maß für die Beschichtungsstärke herangezogen. The fluorescence radiation is detected and used whose intensity as a measure of the coating thickness.
  • Außerdem beschreibt die Also describes the US 49 56 558 A US 49 56 558 A ein Verfahren zur Bestimmung der Beschichtungsstärke eines dünnen Films eines Materials durch Erfassung des Fluoreszenzlichtes, während das Material der Strahlung einer Energiequelle ausgesetzt wird. a method for determining the coating thickness of a thin film of a material by detection of the fluorescent light, while the material of the radiation of an energy source is exposed. Die Menge des Fluoreszenzlichtes wird als Maß für die Beschichtungsstärke herangezogen. The amount of the fluorescent light is used as a measure for the coating thickness. Hierdurch kann beispielsweise die Dicke einer Ölschicht gemessen werden. In this way, the thickness of an oil layer can for example be measured.
  • Ferner zeigt auch die Furthermore, the shows EP 03 42 979 A2 EP 03 42 979 A2 bereits ein optisches Sensorsystem, bei dem das Fluoreszenzlicht, welches von einem Objekt abgegeben wird, gemessen wird. already an optical sensor system, wherein the fluorescent light which is emitted from an object is measured.
  • Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass dadurch die Einsatzmöglichkeiten in der Praxis wesentlich erweitert werden. Against this background the invention has for its object to execute a method of the type mentioned such that characterized the application possibilities are considerably extended in practice. Weiterhin soll ein zur Durchführung des Verfahrens geeigneter Stoff geschaffen werden. Furthermore, a suitable material for performing the process to be created.
  • Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung. This object is achieved with a method according to the features of claim 1. The subclaims relate to particularly advantageous developments of the invention.
  • Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren zur berührungslosen Bestimmung einer Beschichtungsstärke einer Beschichtung vorgesehen, die zunächst einer Bestrahlung mit Laserlicht ausgesetzt und anschließend das durch die Anregung von einem der Beschichtung zugesetzten Fluoreszenzmittel emittierte Fluoreszenzlicht erfasst und daraus die Beschichtungsstärke ermittelt wird, wobei die Beschichtungsstärke einer als Trockenschmierstoff ausgeführten Beschichtung, nämlich die Beschichtungsstärke von Wachs auf einem Blech während eines Umformprozesses des Blechs, bestimmt wird. According to the invention a process for the contactless determination of a coating thickness of a coating is provided, the first subjected to an irradiation with laser light and detects then the added by the excitation of one of the coating fluorescence agent emitted fluorescent light and hence the coating thickness is determined, wherein the coating thickness of a constructed as a dry lubricant namely, the coating thickness of wax is determined on a sheet during a forming process of the sheet coating. Hierdurch wird es erstmals möglich, die Beschichtungsstärke von Trockenschmierstoff zuverlässig zu bestimmen, ohne dass hierzu die genaue Kenntnis der Art und Beschaffenheit oder der spezifischen Eigenschaften des Trockenschmierstoffs erforderlich ist. This makes it now possible to determine the coverage of dry lubricant reliably without the need for precise knowledge of the nature and quality or the specific characteristics of the dry lubricant is required. Hierzu wird der aromatische Kohlenwasserstoffanteil des zugesetzten Fluoreszenzmittels von der Laserstrahlung zur Fluoreszenz angeregt, indem dieses zunächst die Energie aufnimmt und in Form der Fluoreszenz in einem von dem Laserlicht unterscheidbaren Wellenlängenbereich abstrahlt. For this purpose, the aromatic hydrocarbon content of the added fluorescent agent from the laser radiation is excited to fluorescence by this initially absorbs the energy and radiates in the form of fluorescence in a distinguishable from the laser light wavelength range. Die Fluoreszenz richtet sich nach der Konzentration bzw. der Schichtdicke des bestrahlten Trockenschmierstoffs. The fluorescence depends on the concentration and the layer thickness of the irradiated dry lubricant. Auf diese Weise kann eine automatische Überwachung der gewünschten Beschichtungsstärke des Trockenschmierstoffs erreicht werden, die zu einer erhöhten Qualität des Fertigungsprozesses speziell bei der Umformung von Karosseriebauteilen führt. In this way, automatic monitoring of the desired coating thickness of the dry lubricant can be achieved, leading to an increased quality of the production process especially in the forming of car body parts. Unter der Bezeichnung „Trockenschmierstoff” sind dabei solche Schmierstoffe zu verstehen, die in ihrer flüssigen Phase aufgetragen werden und deren beispielsweise durch Wasser gegebenes Lösungsmittel sich nach dem Auftragen verflüchtigt. The term "dry lubricant" such lubricants are to be understood to be applied in its liquid phase and its given for example by water solvent evaporates after application. Hierdurch wird ein zu null werdendes Abtropf- bzw. Ablaufverhalten erreicht. This provides a nascent zero dripping or drainage behavior is achieved. Das Verfahren ist dabei insbesondere auch dann einsetzbar, wenn die Beschichtungsstärke des Trockenschmierstoffs gleich null ist, um so beispielsweise das rückstandsfreie Entfernen der Schmierstoffschicht erfassen und überwachen zu können. The process is also particularly suitable in this case if the coating thickness of the dry lubricant is equal to zero, to thus detect, for example, the residue-free removal of the lubricant layer and monitor. Die Beschichtungsstärke von Wachs ist für die Einstellung der Parameter beim Umformungsprozess von entscheidender Bedeutung. The coating thickness of wax is for setting the parameters when forming process is crucial. Durch die so erreichbare, einheitliche und reproduzierbare Schichtdicke des Wachses können daher die Bauteilqualität wesentlich erhöht und die Fertigungskosten gesenkt werden. By so accessible, uniform and reproducible layer thickness of the wax component quality may differ materially increased and the production costs. Als Wachse werden dabei alle natürlichen oder künstlichen Stoffe verstanden, die bei Raumtemperatur fest oder verformbar sind, oberhalb von ca. 40°C, gegebenenfalls erst bei deutlich höheren Temperaturen jedoch schmelzen. thereby any natural or artificial sweeteners to be understood as waxes which are solid at room temperature or deformable, optionally but only melt above about 40 ° C at much higher temperatures. Dadurch, dass die Beschichtungsstärke während eines Umformprozesses des Blechs bestimmt wird, können mögliche Veränderung der Beschichtungsstärke während des Umformungsprozesses erfasst und die gegebenenfalls erforderliche Anpassung der Beschichtungsstärke unmittelbar anschließend vorgenommen werden. Characterized in that the coating thickness is determined during a forming process of the sheet, possible change of the coating thickness during the forming process detected, and the possible need to adjust the coating thickness can be made immediately thereafter. Hierdurch können einheitliche Parameter während des gesamten Umformprozesses zuverlässig eingehalten und so der Steuerungsaufwand vermindert werden. This makes uniform parameters throughout the forming process can reliably maintained and so the control effort is reduced.
  • Eine andere ebenfalls besonders erfolgversprechende Ausgestaltung des Verfahrens wird auch geschaffen, indem die Beschichtungsstärke des Trockenschmierstoffes auf einer Aluminiumoberfläche bestimmt wird. Another also particularly promising embodiment of the method is also provided by the coating thickness of the dry lubricant is determined on an aluminum surface. Hierdurch wird die in der Praxis hinsichtlich der Einhaltung vorbestimmter Parameter besonders anspruchsvolle Umformung von Aluminium wesentlich erleichtert, wenn dabei die Beschichtungsstärke des insbesondere durch Wachs oder wachsähnliche Substanzen gegebenen Trockenschmierstoffes in engen Toleranzbereichen einstellbar ist. In this way, the particularly demanding in practice as regards compliance with predetermined parameters forming of aluminum is made much easier when doing the coverage of the given particular by wax or wax-like substances dry lubricant is adjustable within narrow tolerance ranges.
  • Als besonders praxisnah hat es sich auch erwiesen, wenn das Fluoreszenzlicht während des Aufbringens der Beschichtung erfasst und die daraus bestimmte Beschichtungsstärke mittels der Steuereinheit in eine Korrekturgröße umgesetzt wird, um auf diese Weise unmittelbar in einen laufenden Fertigungsprozess korrigierend eingreifen zu können. As a particularly practical, it has also been found when the fluorescent light detected during the application of the coating and the particular resulting coating thickness is converted by means of the control unit in a correction amount to be able to intervene immediately correcting in an ongoing manufacturing process in this manner.
  • Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Intensität des emittierten Fluoreszenzlichtes gemessen wird. It is particularly advantageous if the intensity of the emitted fluorescent light is measured. Die Intensität der Fluoreszenz richtet sich nach der Konzentration bzw. der Schichtdicke der bestrahlten Beschichtung. The fluorescence intensity depends on the concentration and the layer thickness of the irradiated coating. Daher wird eine erhöhte Intensität bei einer großen Beschichtungsstärke erfasst. Therefore, an increased intensity at a large coverage is detected. Neben der Intensität des Fluoreszenzlichtes kann auch der zugeordnete Wellenlängenbereich bzw. die Wellenlängencharakteristik erfasst werden, um daraus eine eindeutige Identifikation der Beschichtung ableiten zu können. In addition to the intensity of the fluorescent light and the associated wavelength range and the wavelength characteristic can be detected in order to derive a unique identification of the coating. Eine unbemerkte Verwendung einer unerwünschten Beschichtung wird dabei zugleich ausgeschlossen. Unnoticed use of an undesirable coating is thereby also excluded.
  • Eine besonders günstige Ausführungsform der Erfindung wird auch dadurch geschaffen, dass das Fluoreszenzlicht mittels einer CCD-Kamera erfasst wird. A particularly advantageous embodiment of the invention is also created in that the fluorescent light is detected by a CCD camera. Hierdurch kann die Intensität des Fluoreszenzlichtes zuverlässig erfaßt und der Steuereinheit zugeführt werden. In this way, the intensity of the fluorescent light can be reliably detected, and the control unit are supplied.
  • Hingegen ist die Durchführung des Verfahrens dann besonders günstig, wenn das Laserlicht mittels einer Laserdiode erzeugt wird, die in handelsüblicher Ausführung kostengünstig bezogen werden kann und lediglich einen geringen Bauraum erfordert. However, the implementation of the method is especially beneficial if the laser light is generated by a laser diode, which can be obtained inexpensively in commercial embodiment and requires only a small installation space.
  • Die Erfindung läßt verschiedene Ausführungsformen zu. The invention allows various embodiments. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. To further illustrate its basic principle, one of which is shown in the drawing and is described below. Diese zeigt in This shows
  • 1 1 eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verfahrens; a schematic diagram of the inventive method;
  • 2 2 ein Meßergebnis des Fluoreszenzlichtes. a measurement result of the fluorescence light.
  • 1 1 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren in einer Prinzipskizze. shows the method according to the invention in a schematic diagram. Dargestellt ist eine Laserlichtquelle Shown is a laser light source 1 1 , deren Anregungslicht Whose excitation light 2 2 auf eine Beschichtung a coating 3 3 eines Werkstückes a workpiece 4 4 trifft. meets. Die von der Beschichtung Of the coating 3 3 aufgenommene Energie wird unmittelbar in Form eines Fluoreszenzlichtes absorbed energy is directly in the form of fluorescent light 5 5 , welches sich durch eine in Extending through an in 2 2 dargestellte Phasenverschiebung von dem Anregungslicht Phase shift of the excitation light shown 2 2 deutlich unterscheidet, abgegeben. differs clearly given. Das Fluoreszenzlicht The fluorescent light 5 5 wird durch einen mit einer Steuereinheit is a to a control unit 6 6 verbundenen Sensor erfaßt und daraus eine Beschichtungsstärke detected associated sensor and hence a coating thickness 7 7 der beispielsweise durch einen Ölfilm gegebenen Beschichtung the given example, by an oil film coating 3 3 bestimmt. certainly.
  • Ein solches Meßergebnis wird anhand der Such a measurement result is based on the 2 2 näher beschrieben. described in detail. Zu erkennen ist zunächst das Anregungslicht Evident is initially the excitation light 2 2 , dessen Intensitätsmaximum Whose intensity maximum 8 8th nicht nur das Intensitätsmaximum not only the intensity maximum 9 9 des Fluoreszenzlichtes the fluorescent light 5 5 übertrifft, sondern auch durch einen abweichenden Wellenlängenbereich problemlos unterscheidbar ist. is surpasses, but also by a different wavelength range easily distinguishable. Aus dem Intensitätsmaximum From the intensity maximum 9 9 kann dabei die in can in this case in 1 1 dargestellte Beschichtungsstärke Coating thickness shown 7 7 abgeleitet werden, während die Verteilung über den Wellenlängenbereich zur Identifikation der in are derived, while the distribution over the wavelength range to identify the in 1 1 dargestellten Beschichtung coating shown 3 3 herangezogen werden kann. can be used.
  • Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 1 1
    Laserlichtquelle Laser light source
    2 2
    Anregungslicht excitation light
    3 3
    Beschichtung coating
    4 4
    Werkstück workpiece
    5 5
    Fluoreszenzlicht fluorescent light
    6 6
    Steuereinheit control unit
    7 7
    Beschichtungsstärke laydown
    8 8th
    Intensitätsmaximum intensity maximum
    9 9
    Intensitätsmaximum intensity maximum

Claims (6)

  1. Verfahren zur berührungslosen Bestimmung einer Beschichtungsstärke einer Beschichtung, die zunächst einer Bestrahlung mit Laserlicht ausgesetzt und anschließend das durch die Anregung von einem der Beschichtung zugesetzten Fluoreszenzmittel emittierte Fluoreszenzlicht erfasst und daraus die Beschichtungsstärke ermittelt wird, wobei die Beschichtungsstärke einer als Trockenschmierstoff ausgeführten Beschichtung, nämlich die Beschichtungsstärke von Wachs auf einem Blech während eines Umformprozesses des Blechs, bestimmt wird. A process for the contactless determination of a coverage of a coating, the first subjected to irradiation with laser light and detects then the added by the excitation of one of the coating fluorescence agent emitted fluorescent light and hence the coating thickness is determined, wherein the coating thickness of a coating designed as a dry lubricant, namely, the coating thickness is determined by wax on a sheet during a forming process of the sheet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsstärke des Trockenschmierstoffs auf einer Aluminiumoberfläche bestimmt wird. A method according to claim 1, characterized in that the coating thickness of the dry lubricant is determined on an aluminum surface.
  3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluoreszenzlicht während des Aufbringens der Beschichtung erfasst und die daraus bestimmte Beschichtungsstärke mittels der Steuereinheit in eine Korrekturgröße umgesetzt wird. Process according to claims 1 or 2, characterized in that the fluorescent light detected during the application of the coating and the particular coating thickness thereof is converted by means of the control unit in a correction amount.
  4. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität des emittierten Fluoreszenzlichts gemessen wird. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the intensity of the emitted fluorescent light is measured.
  5. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluoreszenzlicht mittels einer CCD-Kamera erfasst wird. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the fluorescent light is detected by a CCD camera.
  6. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Laserlicht mittels einer Laserdiode erzeugt wird. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the laser light is generated by a laser diode.
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